TESIS. Disusun Oleh: JOLIS NAINGGOLAN S

Transkripsi

1 EVALUASI KONDISI PERKERASAN LENTUR DAN PREDIKSI UMUR LAYAN JALINTIM PROVINSI SUMATERA SELATAN (Studi Kasus: Ruas Jalan Batas Provinsi Jambi Peninggalan) TESIS Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Magister Teknik Sipil Disusun Oleh: JOLIS NAINGGOLAN S MAGISTER TEKNIK SIPIL KONSENTRASI TEKNIK REHABILITASI DAN PEMELIHARAAN BANGUNAN SIPIL PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015 i

2 EVALUASI KONDISI PERKERASAN LENTUR DAN PREDIKSI UMUR LAYAN JALINTIM PROVINSI SUMATERA SELATAN (Studi Kasus: Ruas Jalan Batas Provinsi Jambi Peninggalan) TESIS Disusun Oleh: JOLIS NAINGGOLAN S Telah disetujui oleh Tim Pembimbing Komisi Nama Tanda Tangan Tanggal Pembimbing Pembimbing I : Ir. Ary Setyawan, M.Sc(Eng), Ph.D NIP Pembimbing II : Dr. Ir. Arif Budiarto, M.T NIP Mengetahui: Ketua Program Studi Magister Teknik Sipil Program Pascasarjana UNS Dr. Ir. Mamok Suprapto, M.Eng NIP commit to user ii

3 EVALUASI KONDISI PERKERASAN LENTUR DAN PREDIKSI UMUR LAYAN JALINTIM PROVINSI SUMATERA SELATAN (Studi Kasus: Ruas Jalan Batas Provinsi Jambi Peninggalan) TESIS Disusun Oleh: JOLIS NAINGGOLAN S Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Tesis Dinyatakan telah memenuhi syarat Pada tanggal Dewan Penguji: Jabatan Nama Tanda Tangan Tanggal Ketua : Dr. Ir. Mamok Suprapto, M.Eng NIP Sekretaris : Dr.Eng. Ir. Syafi i, M.T Anggota : Ir. Ary Setyawan, M.Sc(Eng), Ph.D Penguji NIP : Dr. Ir. Arif Budiarto, M.T NIP Mengetahui: Direktur Program Pascasarjana UNS Ketua Program Studi Magister Teknik Sipil UNS Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S. NIP Dr. Ir. Mamok Suprapto, M.Eng NIP iii

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia- Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan Tesis dengan judul Evaluasi Kondisi Perkerasan Lentur dan Prediksi Umur Layan Jalintim Provinsi Sumatera Selatan (Studi Kasus: Ruas Batas Provinsi Jambi-Peninggalan). Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat yang harus ditempuh guna meraih gelar Magister Teknik pada Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. Tesis ini tidak dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak terkait, dan pada kesempatan ini pula penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada: 1. Direktur Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dr. Ir. Mamok Suprapto, M.Eng., selaku ketua Program Studi Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Ir. Ary Setyawan, M.Sc., Ph.D., selaku pembimbing I dari Program Studi Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 4. Dr. Ir. Arif Budiarto, M.T., selaku pembimbing II dari Program Studi Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 5. Dr.Eng. Ir. Syafi i, M.T., Ph.D dan Dr. Ir. Mamok Suprapto, M.Eng selaku tim penguji pada ujian pendadaran Tesis. 6. Orang tua, adik, saudara, dan teman-temanku yang tiada henti memberikan dukungan dan doa yang tidak ternilai harganya. 7. Spesial untuk istriku tercinta yang sedang mengandung bayi pertama kami, yang dengan sabar menunggu kedatanganku. Penulis sadar bahwa Tesis ini masih jauh dari sempurna, sehingga saran dan kritik yang bersifat konstruktif sangat diharapkan guna peningkatan kualitas penulisan selanjutnya. Surakarta, Januari 2015 Penulis iv

5 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING TESIS... ii HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI TESIS... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR NOTASI... xi ABSTRAK... xiii BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Manfaat Penelitian Hipotesis... 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka Penilaian Kondisi Perkerasan Umur Layan Perkerasan Hubungan Antara Kondisi dan Umur Layan Landasan Teori Teori Penilaian commit Kondisi to user Perkerasan v

6 Teori Prediksi Umur Layan Teori Analisis Regresi dan Korelasi BAB III. METODE PENELITIAN Lokasi Penelitian Jenis Penelitian Parameter dan Variabel Penilaian Kondisi Perkerasan Prediksi Umur Layan Teknik Pengumpulan Data Data Primer Data Sekunder Analisis Analisis Nilai Kondisi Perkerasan Analisis Sisa Umur Layan Korelasi Kondisi Perkerasan dan Sisa Umur Layan Tahapan Penelitian BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Penilaian Kondisi Perkerasan Penyajian Data Perhitungan Dengan Metode Nilai PCI Analisis Kondisi Perkerasan Prediksi Umur Layan Penyajian Data Perhitungan Sisa Umur Layan Analisis Sisa Umur Layan Hubungan Nilai Kondisi dan Sisa Umur Layan Penyajian Data Perhitungan Korelasi Analisis Korelasi Antara Nilai PCI dan Sisa Umur Layan vi

7 4.4. Hubungan Nilai PCI dan Sisa Umur Layan Untuk 8 Unit Segmen BAB. V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

8 DAFTAR GAMBAR Gambar Posisi Penelitian... 2 Gambar 2.1. Kurva Perkiraan Pelayanan Kinerja Perkerasan... 8 Gambar 2.2. Korelasi Nilai Indeks Perkerasan Akibat Overloading Perbatasan Sumatera Barat ke Kota Jambi Gambar 2.3. Skala Penilaian Pavement Condition Index (PCI) Gambar 2.4. Grafik hubungan antara TDV dengan CDV Gambar 2.5. Grafik Hubungan Antara Dua Variabel Gambar 2.6. Penyebaran Korelasi Dua Variabel Untuk Berbagai Koefisien 28 Gambar 3.1. Peta Lokasi dan Jaringan Jalan Provinsi Sumatera Selatan Gambar 3.2. Bagan Alir Penelitian Gambar 4.1. Ilustrasi Lokasi Segmen Jalan Gambar 4.2. Pembagian Segmen Kedalam Unit Sampel Gambar 4.3. Grafik Penentuan Deduct Value (DV) Retak Kulit Buaya Gambar 4.4. Grafik Penentuan Corrected Deduct Value (CDV) Gambar 4.5. Grafik Nilai PCI Setiap Segmen Jalan Gambar 4.6. Potongan Lapisan Perkerasan Jalan Segmen I s/d V Gambar 4.7. Pengujian FWD di Ruas Batas Provinsi Jambi-Peninggalan Gambar 4.8. Grafik Interpolasi Temperatur Aspal Segmen I Gambar 4.9. Grafik Interpolasi Temperatur Aspal Segmen II Gambar Grafik Interpolasi Temperatur Aspal Segmen III Gambar Grafik Interpolasi Temperatur Aspal Segmen IV Gambar Grafik Interpolasi Temperatur Aspal Segmen V Gambar Grafik Sisa Umur Layan Setiap Segmen Gambar Perbandingan Periode Sisa Umur Layan Akibat Beban Lalin Aktual dan Beban Normal Bina Marga MST-10 (NASRAA). 62 Gambar Grafik Hubungan Antara Nilai PCI dan Sisa Umur Layan Untuk 5 Segmen Jalan commit Yang to Ditentukan user viii

9 Gambar Ilustrasi Pembagian Segmen menjadi 8 Unit Segmen Gambar Pembagian Setiap Unit Segmen Kedalam Unit Sampel Gambar Grafik Hubungan Antara Nilai PCI <85 dan Sisa Umur Layan Untuk 8 Unit Segmen Jalan Yang Ditentukan Gambar Kurva Estimasi Pelayanan Ruas Provinsi Jambi-Peninggalan.. 67 ix

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Berat Kendaraan Rata-rata di Ruas Batas Sumatera Barat-Jambi... 7 Tabel 2.2. Matriks Keputusan PCI Tabel 2.3. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan.. Jalur/bahu jalan turun (Shahin, 1994) Tabel 2.4. Tabel 2.5. Tabel 2.6. Tabel 2.7. Tabel 2.8. Tabel 2.9. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Kerusakan Retak Pinggir (Shahin, 1994) Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Amblas (Deppression) (Shahin, 1994) Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Pelapukan Dan Butiran Lepas (Shahin, 1994) Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Retak Kulit Buaya (Shahin, 1994) Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Tambalan Dan Tambalan Galian Utilitas (Shahin, 1994) Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Kerusakan Retak Memanjang Dan Melintang (Shahin, 1994) Tabel Tingkat Kerusakan Aspal dan Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Retak Blok (Shahin, 1994) Tabel Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Pengembangan (Swell) (Shahin, 1994) Tabel Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Kerusakan Alur (Rutting) (Shahin, 1994) Tabel Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Kerusakan Sangkur (Shoving) (Shahin, 1994) Tabel Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Kerusakan Lubang (Pothole) (Shahin, 1994) Tabel 2.15 Temperatur tengah (Tt) dan bawah (Tb) Lapis aspal Berdasarkan Data Temperatur udara (Tu) dan Temperatur permukaan (Tp).. 20 Tabel Perkiraan Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas Tabel Penggolongan Kendaraan Sesuai Pd.T B Tabel Kelompok Sumbu Kendaraan x

11 Tabel Faktor Distribusi Lajur Tabel Pedoman Interprestasi Terhadap Koefisien Korelasi Tabel 3.1. Parameter dan Variabel Penilaian Kondisi Perkerasan Tabel 3.2. Parameter dan Variabel Prediksi Umur Layan Tabel 4.1. Data Ukuran dan Tipe Perkerasan Jalan Tabel 4.2. Jenis, Tingkatan, dan Ukuran Kerusakan Perkerasan Tabel 4.3. Penentuan Nilai Deduct Value (DV) Tabel 4.4. Penentuan Nilai Corrected Deduct Value (CDV) Tabel 4.5. Rekapitulasi Rata-rata Kondisi Perkerasan Setiap Segmen Tabel 4.6. Data Umum Perkerasan Jalan Tabel 4.7. Data Survei Volume Lalu lintas Tabel 4.8. Data Lendutan Hasil Pengujian Alat FWD Tabel 4.9. Perhitungan Lendutan Terkoreksi Tabel Perhitungan Nilai Sisa CESA Untuk 5 Segmen Jalan Tabel Perhitungan Nilai Kerusakan Lapisan Aspal (Easpal) Tabel Perhitungan Nilai Traffic Multiplier (TM) Tabel Perhitungan Sisa Umur Layan Tabel Rekapitulasi Sisa Umur Layan Setiap Segmen Jalan Tabel Perbedaan Periode Sisa Umur Layan Akibat Beban Aktual dan Beban Normal Bina Marga MST Tabel Rekapitulasi Nilai PCI dan Sisa Umur Layan Tabel Perhitungan Nilai PCI Pada 8 Unit Segmen Tabel Perhitungan Sisa Nilai CESA untuk 8 Unit Segmen Tabel Perhitungan Sisa Umur Layan untuk Unit 8 Segmen Tabel Keputusan PCI Ruas Batas Provinsi Jambi-Peninggalan xi

12 DAFTAR NOTASI Ca CESA CDV Luas total jenis kerusakan untuk tiap tingkat kerusakan Luas total unit segmen Faktor muka air tanah Akumulasi ekivalen beban sumbu standar yang mampu ditopang oleh perkerasan Jumlah repetisi sumbu standar selama periode umur layan Jumlah repetisi sumbu standar selama periode umur layan dengan memperhitungkan pengaruh kelelahan aspal akibat overloading kendaraan. Corrected Deduct Value untuk tiap unit d Nilai lendutan langsung tiap titik pemeriksaan pada suatu seksi jalan. E ESA FK i Lendutan langsung pada pusat beban Lendutan langsung Lendutan rata-rata pada suatu seksi jalan Angka Ekivalen beban sumbu kendaraan Equivalent Standart Axles kendaraan pada hari dilakukan survei Pengulangan sumbu standar pada hari dilakukan survei = ESA Jumlah pengulangan sumbu standar untuk desain lapisan aspal total besar dari 50 mm (tidak untuk aspal tipis) Faktor distribusi lajur dan kapasitas lajur Lendutan rencana atau lendutan layan : Lendutan yang mewakili suatu seksi jalan Faktor keseragaman Faktor koreksi beban uji Falling Weight Deflectometer (FWD) Faktor penyesuaian lendutan terhadap temperatur standar 35ºC Pertumbuhan lalu lintas Panjang total jenis commit kerusakan to user untuk tiap tingkat kerusakan xii

13 Lij LHRT N PCI(s) PCI R RF r s SL Smix STRT STRG SDRG STrRG UR Vb VDF Xi Yi Beban pada sumbu atau kelompok sumbu ke-i sampai ke-j Lintasan Harian Rata-rata Tahunan Jumlah titik pemeriksaan suatu seksi jalan Jumlah unit sampel Pavement Condition Index untuk tiap unit Nilai PCI perkerasan keseluruhan Faktor umur rencana Faktor Reliabilitas Korelasi skor variabel X dan Y terhadap total skor. Deviasi standar atau simpangan baku Beban standar untuk sumbu atau kelompok sumbu Kekakuan aspal Sumbu Tunggal Roda Tunggal Sumbu Tunggal Roda Ganda Sumbu Double Roda Ganda Sumbu Triple Roda Ganda Temperatur bawah lapisan aspal Pengali lalu lintas akibat overloading kendaraan Temperatur permuakaan lapisan aspal Temperatur tengah lapisan aspal Umur rencana Volume bitumen Vehicle Damage Factor. Nilai variabel X ke-i Nilai variabel Y ke-i xiii

14 ABSTRAK Evaluasi Kondisi Perkerasan Lentur dan Prediksi Umur Layan Jalintim Provinsi Sumatera Selatan (Studi Kasus: Ruas Batas Provinsi Jambi-Peninggalan). Jolis Nainggolan, S Komisi Pembimbing I: Ir. Ary Setyawan, M.Sc(Eng), Ph.D., Pembimbing II: Dr. Ir. Arif Budiarto, M.T. Tesis Magister Teknik Sipil. Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Struktur perkerasan jalan biasanya dirancang dengan umur rencana tertentu. Pada akhir umur rencana tersebut, suatu perkerasan jalan perlu direncanakan untuk diperbaiki. Walaupun demikian, umur layan aktual suatu perkerasan jalan pada kenyataannnya tidak selalu sesuai dengan umur rencana yang ditetapkan saat perancangannya, dapat lebih lama atau lebih cepat tercapai dari umur rencananya. Fenomena terburuk saat ini adalah kerusakan parah selalu terjadi sebelum umur rencananya tercapai, seperti yang kerap terjadi di Jalintim Sumatera Selatan. Penelitian ini bertujuan untuk menilai kondisi kerusakan dan memprediksi sisa umur layan perkerasan di Jalintim Sumatera Selatan, serta mengetahui bagaimana hubungan antara kedua nilai tersebut. Penelitian ini bersifat deskriptif analisis, yaitu menggambarkan fenomena seperti apa yang terjadi di Jalintim Sumatera Selatan tepatnya di ruas jalan batas Provinsi Jambi-Peninggalan. Penelitian ini diawali dengan menentukan lima segmen jalan yang memiliki kondisi bervariasi secara visual. Kemudian dilakukan penilaian kondisi perkerasan secara detail dengan menggunakan metode Pavement Condition Index (PCI) pada kelima segmen tersebut, sedangkan sisa umur layan diprediksi dengan metode lendutan menggunakan data pengujian alat Falling Weight Deflectometer (FWD) dan beban lalu lintas aktual. Nilai PCI dan sisa umur layan yang diperoleh dari kelima segmen ini, dibuat model regresinya untuk mendapatkan hubungan (korelasi) dan koefisien korelasinya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa segmen I memiliki nilai PCI sebesar 56,1 (baik) dengan periode sisa umur layan 2,98 tahun, segmen II memiliki nilai PCI sebesar 37,8 (buruk) dengan periode sisa umur layan 0,57 tahun, segmen III memiliki nilai PCI sebesar 79,3 (sangat baik) dengan periode sisa umur layan 4,47 tahun, segmen IV memiliki nilai PCI sebesar 39,0 (buruk) dengan periode sisa umur layan 0,22 tahun, dan segmen V memiliki nilai PCI sebesar 95,0 (sempurna) dengan periode sisa umur layan 3,42 tahun. Sedangkan hubungan antara nilai PCI kurang dari 85 dan sisa umur layan di ruas jalan batas Provinsi Jambi-Peninggalan Jalintim Sumatera Selatan, yaitu y=0,0742(x)-1,883, dimana koefisien korelasinya adalah 0,84 dengan tingkat interprestasi kuat. Kata Kunci: perkerasan, PCI, umur layan, lendutan. xiv

15 ABSTRACT Jolis Nainggolan, S Evaluation of Flexible Pavement Condition and Service Life Prediction of Jalintim South Sumatera (Case study: road boundary of Jambi Province-Peninggalan). The First of Supervisor: Ir. Ary Setyawan, M.Sc(Eng), Ph.D., the Co-supervisor: Dr. Ir. Arif Budiarto, M.T. Rehabilitation and Maintenance in Civil Engineering Departement, Post-Graduate Program. Sebelas Maret University, Surakarta. Pavement structures are usually designed with a certain service life. In the end of the service life, a pavement needs repairing. However, actual service life of a pavement, in fact, does not always suit the service life set at its designing, it can be last longer or shorter than the age plan. The worst phenomenon nowadays is that a severe damage always occurs before the service life reached, as what often happened at Jalintim South Sumatera. The purpose of this research is to value the damage condition and to predict the remaining service life of pavement at Jalintim South Sumatera, as well as to discover the relationship between both values. This is a descriptive analysis study, that describes phenomenon that happened in Jalintim South Sumatera at the road boundary of Jambi-Paninggalan. This study begins with deciding five road segments having various condition visually. The valuing pavement condition in detail then is carried out by using pavement condition index method to those five segments, while the service life is predicted by using deflection method using test data of Falling Weight Deflectometer (FWD) and the actual traffic load. The regression model is created from the value of PCI and the remaining service life obtained from the five segments to obtain the correlation and the correlation coefficient. The result of study shows that Segment I has 56.1 in PCI value (good) with the period of remaining service life of 2,98 years, Segment II has 37.8 in PCI value (poor) with the period of service life age of 0,57 years, Segment III has 79.3 in PCI value (very good) with the period of remaining service life of 4,47 years, Segment IV has 39.0 in PCI value (poor) with the period of remaining service life of 0,22 years, Segment V has 95.0 in PCI value (excellent) with the period of remaining service life of 3,42 years. While the correlation between PCI value less than 85 and remaining service life Jalintim South Sumatera at the road boundary of Jambi-Paninggalan is y=0,0742(x)-1,883, and the correlation coefficient is 0.84 with strong interpretation. Keywords: pavement, PCI, service life, deflection. xv